大跨度预应力混凝土连续梁桥结构设计与分析研究

大跨度预应力混凝土连续梁桥结构设计与分析研究

于相平李昌强邱立民

江苏省中建八局第三建设有限公司江苏南京210046

摘要:大跨度预应力混凝土结构在现有城市发展环境中已经被逐渐重视,其依据自身结构特性和空间条件赋予了传统工程体系更多的功能优势,并在功能环境营造中提供了多元化的前提,保障了整体结构环境的稳定,并为后续施工理念转型提供了体系化和严谨化的参照标准。

关键词:大跨度;预应力混凝土连续梁桥;结构设计

引言:大跨度预应力混凝土是针对现有城市经济建设环境中针对功能需求所采取的新型建筑结构形式,在实际施工环境中比较传统的混凝土框架形式更加复杂,同时也更加难以把控施工质量。故而,要有效落实预应力混凝土功能条件,需要依据实际施工控制影响因素确定相应对策,才能够确保整体结构体系满足实际功能需求,并为后续施工单位发展打下良好的经济平台。

1大跨度混凝土连续梁桥病害

1.1箱梁外观质量问题

箱梁现存的病害问题有很多,裂缝问题、蜂窝表面等。这些不同程度的病害问题,都会直接、间接的对梁体的整体应用造成严重的威胁影响。为了解决这些病害,需要对这些问题进行深入分析,这样才能够提出有针对性的解决措施。箱梁外观质量是其中比较常见的病害之一,箱梁本身存在的蜂窝、麻面以及空洞等一系列现象,大多数都是由于在施工过程中,施工工艺对其提出的一系列要求。同时由于在施工过程中,并没有按照施工流程进行施工,所以才会导致这些现象的出现。比如模板质量或者是钢筋绑扎质量等,这些都是在混凝土连续梁桥病害当中比较常见的问题。

1.2伸缩缝破损问题

在针对某大跨度混凝土连续梁体病害进行分析时,伸缩缝破损是其中比较常见的一种病害类型。出现这一现象的根本原因是由于梁体受到支座的影响而出现位移的现象,这样就会直接导致伸缩缝的正常伸缩变形受到一定的阻碍和限制。这样不仅会直接对伸缩缝的使用耐久性产生应,而且严重的情况下,还会直接导致其出现严重的破坏现象。

1.3结构参数偏差

结构参数是有效评定建筑结构体系稳定性和刚性条件的审查标准,在实际贯彻环境中,依据建筑形式和体量的变化进行选取,并依据相应数据提供结构模型,为后续工程的有效开展打下良好数据化的条件。但实际结构参数确定过程中,难以有效将连续梁桥结构参数与设计参数完全吻合,故而大多工程开展中都会存在一定偏差,这也就导致了实际施工控制过程中,在结构搭建方面仍旧存在相应方面的影响,并依据偏差值大小为整体结构的荷载传导和稳定性埋下了不同程度的影响和隐患。

2大跨度预应力混凝土连续梁桥结构设计的分析

本文所研究的某大跨度预应力混凝土连续梁桥的主桥最大跨径为70m,是位于湖泊冲洪积平原上公路桥梁。该桥采用悬臂施工法施工,对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁来说,施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算,确定出每个悬浇阶段的立模标高,并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一阶段立模标高进行调整,以此来保证成桥后的桥面线形、保证合龙段悬臂标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。

2.1大跨度预应力混凝土连续梁桥的整体静力计算分析要点

2.1.1主要材料及其设计参数

就本桥工程而言,其主梁混凝土为C50混凝土,墩身为C35混凝土,承台、桩基等部位采用C30混凝土;采用直径为15.24mm的低松弛钢绞线;钢筋采用HRB335级普通钢筋和R235级普通钢筋,相关参数可以参考相应规范。

2.1.2设计荷载取值

根据桥梁施工特点,恒载可以分为2期:一期恒载是桥梁上的结构性荷载,主要包括主梁、横梁等重量(本工程中主梁按均布计算,横梁按集中荷载计算);二期恒载主要是桥上非结构性构建的自重。汽车荷载,根据规划和设计要求选取为公路-Ⅰ级。

2.1.3计算模型

本文的计算模型采用了MIDAS软件建立全桥的空间杆系模型。结构计算模型如图1所示。

2.2桥型布置

在特大桥桥型布置设计实践中,考虑到其地质条件较好、通航要求较高,其桥型布置依次为先简支后连续T梁、连续箱梁、先简支后连续T梁,桥梁全长9178.5m。

2.3主桥构造设计

该桥主桥上部构造主要由T梁和箱梁2种组成。其中,箱梁为变截面连续箱梁,箱梁内施加三向预应力。变截面连续箱梁三维尺寸分别为:顶板宽12.65m;底宽7.15m;梁高由节点处4.6m逐渐变化到跨中2.2m。结合地质条件、通航要求以及上部结构高程等因素,该特大桥的主墩采用薄壁墩,墩厚2.6m,墩宽7.15m,承台厚3.5m,桩基础采用4根准2.2m的双排桩。

2.4主桥设计计算要点

大跨度预应力混凝土连续梁桥通常为变截面连续箱梁,为典型的三向预应力混凝土结构。根据相关规范的要求,变截面连续箱梁内的预应力张拉控制应力取0.75fpk(fpk为钢绞线标准强度,1860MPa),即1395MPa。箱梁顶板预应力束的控制张拉为1745kN;箱梁腹板预应力束的控制张拉为3296kN。该桥的主墩采用薄壁墩。其主孔桥墩的结构分析计算,不仅要考虑桥面的结构形式和外部荷载,还应该充分考虑薄壁墩处的风力和支座摩阻力。主墩的墩厚为2.6m,墩宽与主梁底板宽一样,其余墩的墩厚为1.8m,墩宽与所在梁的底板宽一致。

3大跨度预应力混凝土施工控制内容

3.1几何变形控制

几何控制是通过模型变量进行统计的整体性控制形式,在实际结构梁桥测算过程中,通过确定相应几何变形、位移、标高变化等条件确定整体稳定性,在实际变化条件范围之内才能够确定实际结构体系满足安全使用条件。故而,在现有桥梁功能环境中需要被着重关注才能够确保整体施工质量满足实际需求,并在后续施工技术环境中提供多方面的规范标准,以确保整体施工控制条件能够有效落实。

3.2应力极限控制

应力极限控制是通过相应计算参数确定材料的荷载与内部环境的稳定性,从而依据数据选取梁高、柱宽、形变量、材料等多方面结构条件,为后续结构体系的稳定性和完整性搭建优势同时,确保相应结构内部环境稳定,避免硬性破坏的情况出现。

3.3加强维修

在施工开始之前,要对现阶段存在于其中的一些病害进行检查,特别是裂缝、钢筋锈蚀等现象,要对这些病害的位置进行确定。做好充分的准备工作,同时还要对这些病害做好分类工作,这样有利于施工,同时还能够保证施工效率,避免出现杂乱无章的加固措施。另外,对一些箱梁所有在外的钢筋要进行除锈,并且促使其混凝土自身的保护层厚度得到恢复,让其自身的功能性作用能够在实践中发挥到实处。最后,在正式施工之前,要提前做好交通管制工作,并且对桥上的交通实施封闭处理,只有这样才能够保证裂缝封闭工作在实施过程中的有效性和可操作性。

结语:

大跨度预应力混凝土施工体系的出现完善了现有城市经济建设环境在功能多元化方面的发展,提供了更加广阔的建筑空间体系,更为桥梁工程方面提供了联系构建的空间组合形式,为整体功能环境提供了更加先进的水陆交通形式。其中,针对施工控制方面,虽然相比较传统的混凝土施工形式复杂,但若采取有效的控制方法,便能够有效保障施工质量,为后续交通体系打下良好基础。

参考文献:

[1]于飞.大跨预应力混凝土连续梁桥施工控制研究[J].工程技术:全文版,2016(15):159.

[2]陈家庚.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制及其研究[J].四川水泥,2016(8):50.

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